JP5340268B2 - LIGHTING DEVICE AND PROJECTION DEVICE PROVIDED WITH SUCH LIGHTING DEVICE - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、照明装置ならびにこのような照明装置を備えるプロジェクション装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lighting device and a projection device including such a lighting device.
背景技術
アンペア領域における動作用の高出力発光ダイオードは、最近ようやく知られてきた。この高出力発光ダイオードは、パワーエレクトロニクスによる相応の駆動制御を必要とする。パワーエレクトロニクスと高出力発光ダイオードとの間における電気的接続は、公知のシステムにおいては撚り合わせられた線路によって実現される。しかしながらこれは、高い動作機能性および動作安全性の観点において最適以下の解決方法でしかない。
High power light emitting diodes for operation in the amperage region have only recently been known. This high power light emitting diode requires corresponding drive control by power electronics. The electrical connection between the power electronics and the high power light emitting diode is realized by twisted lines in known systems. However, this is only a suboptimal solution in terms of high operational functionality and operational safety.
発明の開示
本発明の課題は、発光ダイオードモジュールの高い動作安全性を可能にし、かつこれをできるだけ手間がかからず低コストに達成できる照明装置を提供することである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lighting device that enables high operational safety of a light-emitting diode module and that can be achieved at a low cost with as little effort as possible.
この課題は、請求項1記載の特徴的構成を有する照明装置によって解決される。
This problem is solved by a lighting device having the characteristic configuration of
本発明の照明装置は、パワーエレクトロニクスモジュールと、少なくとも1つの発光ダイオードモジュールとを含む。パワーエレクトロニクスモジュールは、フレキシブルプリント基板によって発光ダイオードモジュールと電気的に接続されている。このように接続線路をフレキシブルプリント基板の形態で実現することによって、高い動作安全性が可能となる。さらにこれにより、高出力発光ダイオードを、100kHzよりも高い周波数領域において高速な制御信号によって駆動制御することが可能となる。 The lighting device of the present invention includes a power electronics module and at least one light emitting diode module. The power electronics module is electrically connected to the light emitting diode module by a flexible printed board. Thus, by realizing the connection line in the form of a flexible printed circuit board, high operational safety is possible. Further, this makes it possible to drive and control the high-power light-emitting diode with a high-speed control signal in a frequency region higher than 100 kHz.
有利には、発光ダイオードモジュールは、アンペア領域の電流による動作用に構成されている。とりわけ発光ダイオードモジュールは、複数の発光ダイオードを備える少なくとも1つの発光ダイオードチップを有し、該発光ダイオードチップは、1A以上、とりわけ6Aまでの電流による動作用に構成されている。有利には、発光ダイオードチップは約1mm2以上の面積を有する。 Advantageously, the light emitting diode module is configured for operation with a current in the amperage region. In particular, the light-emitting diode module has at least one light-emitting diode chip comprising a plurality of light-emitting diodes, the light-emitting diode chip being configured for operation with a current of 1A or more, in particular up to 6A. Advantageously, the light emitting diode chip has an area of about 1 mm 2 or more.
とりわけ発光ダイオードモジュールは、少なくとも2つの発光ダイオードチップを含むことができる。これによって、2桁のアンペア領域における動作電流が形成される。接続線路としてフレキシブルプリント基板を使用することによって、このような電流においても、パワーエレクトロニクスモジュールと高出力発光ダイオードとの間において簡単な設計による低オーム性かつ低誘導性の接続を製造することが可能となる。 In particular, the light emitting diode module can comprise at least two light emitting diode chips. As a result, an operating current in a two-digit ampere region is formed. By using a flexible printed circuit board as the connection line, it is possible to produce a low-ohmic and low-inductive connection with a simple design between the power electronics module and the high-power light-emitting diode even at such currents. It becomes.
これによって、例えば高周波技術と比べて完全に異なる周波数領域および電流が提供される。 This provides a completely different frequency range and current compared to, for example, high frequency technology.
有利には、パワーエレクトロニクスモジュールと発光ダイオードモジュールとの間における信号伝送のため、ひいては電流伝達のために、複数の導体路がフレキシブルプリント基板の表面および裏面の上に形成されている。したがって有利には、導体路は、フレキシブルプリント基板の支持材料ないし支持プレートの背中合わせの面に設けられている。 Advantageously, a plurality of conductor paths are formed on the front and back surfaces of the flexible printed circuit board for signal transmission between the power electronics module and the light emitting diode module and thus for current transmission. Therefore, the conductor track is preferably provided on the back-to-back surfaces of the support material or support plate of the flexible printed circuit board.
有利には、フレキシブルプリント基板の支持材料は、30μmより厚い厚さ、とりわけ50μmより厚い厚さを有する。 Advantageously, the support material of the flexible printed circuit board has a thickness greater than 30 μm, in particular greater than 50 μm.
フレキシブルプリント基板の支持材料はポリイミドを含むか、またはFR4とすることができる。しかしながらフレキシブルプリント基板の支持材料を、相応の厚さを備える簡単な絶縁テープとすることもできる。絶縁テープにおいて、有利には背中合わせの面、すなわち表面と裏面に、導体路として銅線または銅板を形成することができる。 The support material for the flexible printed circuit board may include polyimide or be FR4. However, the supporting material of the flexible printed circuit board can be a simple insulating tape having a corresponding thickness. In the insulating tape, copper wires or copper plates can be advantageously formed as conductor tracks on the back-to-back surfaces, that is, the front and back surfaces.
支持材料をポリイミドとして構成する場合においても、表面と裏面に、導体路として銅板を配置することができる。 Even when the support material is configured as polyimide, copper plates can be disposed as conductor paths on the front and back surfaces.
とりわけ導体路をフレキシブルプリント基板の支持材料の表面と裏面に取り付ける場合には、フレキシブルプリント基板は以下のように構成されている。すなわちこのフレキシブルプリント基板は、15μs以下、とりわけ10μs以下の立ち上がり時間および立ち下り時間を伴う信号の伝送のために構成されている。 In particular, when the conductor path is attached to the front and back surfaces of the supporting material of the flexible printed circuit board, the flexible printed circuit board is configured as follows. That is, this flexible printed circuit board is configured for signal transmission with a rise time and a fall time of 15 μs or less, particularly 10 μs or less.
これにより、とりわけ発光ダイオードモジュールの、3μs未満の時間による高速な駆動制御が実現される。 As a result, high-speed driving control of the light emitting diode module can be realized in a time of less than 3 μs.
有利には、フレキシブルプリント基板の導体路は、はんだマスクまたは絶縁テープによって被覆されている。 Advantageously, the conductor track of the flexible printed circuit board is covered with a solder mask or insulating tape.
発光ダイオードモジュールをフレキシブルプリント基板と解除可能に接続することができる。解除可能な接続とは、非破壊かつリバーシブルな接続および分離手段であると解される。とりわけフレキシブルプリント基板には、コネクタ、とりわけフラットコネクタを配置することができ、これらのコネクタによって発光ダイオードモジュールとの解除可能なコネクタ接続が形成される。接続コネクタとして、例えば6.3mmのフラットコネクタを使用することができる。 The light emitting diode module can be releasably connected to the flexible printed circuit board. A releasable connection is understood to be a non-destructive and reversible connection and separation means. In particular, connectors, in particular flat connectors, can be arranged on the flexible printed circuit board, and these connectors form a releasable connector connection with the light emitting diode module. As the connection connector, for example, a 6.3 mm flat connector can be used.
コネクタ、とりわけフラットコネクタには、係止突起の付加的な操作部が設けられており、これにより発光ダイオードモジュールをほぼ力を入れずに接続することができる。 The connector, particularly the flat connector, is provided with an additional operation portion of a locking projection, so that the light emitting diode module can be connected with almost no force.
これによって、照明装置の構成素子の摩耗または損傷を阻止することができる。 This can prevent wear or damage to the components of the lighting device.
とりわけフレキシブルプリント基板のコネクタは、フレキシブルプリント基板の一方の面の上に配置されており、フレキシブルプリント基板の反対側の面に形成された導体路は、前記支持材料を通り抜ける少なくとも1つの層間接続孔ないしビアによって、割り当てられた前記コネクタと電気的にコンタクト可能である。 In particular, the connector of the flexible printed circuit board is disposed on one surface of the flexible printed circuit board, and the conductor path formed on the opposite surface of the flexible printed circuit board has at least one interlayer connection hole passing through the support material. Via the vias, the assigned connectors can be electrically contacted.
発光ダイオードモジュールは、フレキシブルプリント基板と固定的に接続することもできる。このような解除不能な接続は、例えば発光ダイオードモジュールをフレキシブルプリント基板とはんだ付けすることによって実現することができる。 The light emitting diode module can also be fixedly connected to the flexible printed circuit board. Such unreleasable connection can be realized, for example, by soldering the light emitting diode module to the flexible printed circuit board.
これによって持続的な電気的および機械的接続を形成することができ、望まない解除を阻止することができる。 This can create a persistent electrical and mechanical connection and prevent unwanted release.
フレキシブルプリント基板は、有利には、パワーエレクトロニクスモジュールのボードのスリットに差し込むことができる。 The flexible printed circuit board can advantageously be inserted into a slit in the board of the power electronics module.
とりわけフレキシブルプリント基板は、パワーエレクトロニクスモジュールのボードに差し込まれた状態において付加的にはんだ付けされている。これによって、取り外れまたは望まないずれ、ひいては電気的コンタクトの損害を阻止することができる。 In particular, the flexible printed circuit board is additionally soldered while being inserted into the board of the power electronics module. This can prevent damage to the electrical contacts, either removed or desired.
フレキシブルプリント基板を備える照明装置の構成の利点は、特にとりわけ、低インダクタンス、すなわち低抵抗の可能性において認識することができる。さらに、このような接続のバリエーションは簡単に製造することができるので、低コストで実現することができる。 The advantages of the configuration of the lighting device comprising a flexible printed circuit board can be recognized in particular in the possibility of low inductance, ie low resistance. Further, such connection variations can be easily manufactured, and can be realized at low cost.
フレキシブルプリント基板上のコネクタは、高電流コネクタとしてPIHとしてもSMDとしても、導体路の銅材料の上に直接はんだ付けすることができる。導体路の厚さは、とりわけ35μm、70μm、または150μmの値を有することができる。 The connector on the flexible printed circuit board can be soldered directly onto the copper material of the conductor track, whether it is PIH or SMD as a high current connector. The thickness of the conductor track can have a value of 35 μm, 70 μm or 150 μm, among others.
本発明の別の側面は、表示ユニットと、本発明の照明装置または本発明の照明装置の有利な実施形態とを備えるプロジェクション装置に関する。照明装置は、表示ユニットの照明のために位置決めされているように配置されている。とりわけこのようにして高出力発光ダイオードを備えるプロジェクション装置を実現することができる。プロジェクション装置は、例えばリアプロジェクションテレビ(RPTV)として構成することができる。他のプロジェクタに本発明の照明装置を備え付けることもできる。 Another aspect of the invention relates to a projection device comprising a display unit and the lighting device of the invention or an advantageous embodiment of the lighting device of the invention. The illumination device is arranged to be positioned for illumination of the display unit. In particular, a projection device including a high-power light emitting diode can be realized in this way. The projection device can be configured as, for example, a rear projection television (RPTV). Another projector can be provided with the illumination device of the present invention.
以下、本発明の実施例を概略図に基づいて詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the schematic drawings.
発明の有利な実施形態
図面において、同一の構成要素または同機能の構成要素には同じ参照記号が付されている。
Advantageous embodiments of the invention In the drawings, identical or functional components are provided with the same reference symbols.
図1には、フレキシブルプリント基板1の概略断面図が示されており、このフレキシブルプリント基板1は、プレート形状に形成されている電気絶縁性の支持材料4を有している。支持材料4の表面2の上には第1導体路5が形成されており、支持材料4の裏面の上には第2導体路6が形成されている。これらの導体路5および6は、有利には銅板として形成されている。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a flexible printed
支持材料4はポリイミドとすることができる。またこの支持材料4を、従来どおりの簡単な絶縁テープとすることもできる。導体路5および6は、それぞれはんだマスクまたは絶縁テープによって被覆することができる。支持材料4の厚さd1は、この実施例においては約50μmである。導体路5の厚さd2は、例えば35μmとすることができる。厚さd2は、70μmまたは105μmとすることもできる。
The support material 4 can be polyimide. The support material 4 can also be a simple insulating tape as in the past. The conductor tracks 5 and 6 can each be covered with a solder mask or insulating tape. The thickness d1 of the support material 4 is about 50 μm in this embodiment. The thickness d2 of the
図2には、本発明の照明装置I(図4)の部分構成要素の別の実施形態の概略断面図を示す。フレキシブルプリント基板1の第1端部1aには支持材料4を通り抜ける複数の層間接続孔7が形成されており、これらの層間接続孔によって、表面2の上の第1導体路5と、裏面3の上の導体路部分51との間における電気的接続が実現されている。導体路部分51は第1導体路5に割り当てられており、裏面3の上の第2導体路6とはコンタクトレスに形成されている。ブロック形状の銅エレメント8は、裏面3に向いた面にて、第2導体路6、および、第1導体路5の導体路部分51とコンタクトされている。発光ダイオードモジュール9は、例えば銅エレメント8にはんだ付けすることによって前記銅エレメント8と固定的に接続することができる。図2においては、分離された状態、すなわち発光ダイオードモジュール9が銅エレメント8に固定されていない状態が示されている。
In FIG. 2, the schematic sectional drawing of another embodiment of the partial component of the illuminating device I (FIG. 4) of this invention is shown. A plurality of interlayer connection holes 7 that pass through the support material 4 are formed in the
図3には、フレキシブルプリント基板1の別の実施形態の平面図が示されている。この平面図においては、第1導体路5がプレート形状の構成であることが見て取れる。さらに導体路部分51に相応する導体路部分10も示されており、該導体路部分10は、層間接続孔7’を通り抜けて、裏面3に配置された第2導体路6と電気的にコンタクトされている。第1導体路5だけでなく、導体路部分10を介して第2導体路6にも、それぞれフラットコネクタ11および12が電気的に接続されている。フラットコネクタ11は、第1導体路5とはんだ付けされている。さらに第2フラットコネクタ12は、導体路部分10とはんだ付けされている。2つのフラットコネクタ11および12は、6.3mmのフラットコネクタとして形成されている。
FIG. 3 shows a plan view of another embodiment of the flexible printed
さらに、2つのフラットコネクタ11および12は、支持材料4の一方の面、とりわけ表面2の上に固定的に位置決めされている。
Furthermore, the two
図4は、照明装置Iの実施例の概略断面図を示す。照明装置Iはフレキシブルプリント基板1を含み、該フレキシブルプリント基板1は、図1〜3の実施形態に従って実現することができる。
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of the illumination device I. The illumination device I includes a flexible printed
さらに照明装置Iは、少なくとも1つの発光ダイオードモジュール9を含む。発光ダイオードモジュール9は少なくとも1つの発光ダイオードチップを含み、該発光ダイオードチップは、例えば1mm2の面積を有することができる。発光ダイオードモジュール9は高出力モジュールとして構成されており、アンペア領域の電流による動作用に設けられている。実施例においてはとりわけ、発光ダイオードモジュール9の各発光ダイオードチップは、6Aまでの電流による動作用に構成されている。とりわけ発光ダイオードモジュール9は、このような発光ダイオードチップを6つ含むことができる。
Further, the lighting device I includes at least one light emitting
さらに照明装置Iは、ボード14を有するパワーエレクトロニクスモジュール13を含み、前記ボード14の上にパワーエレクトロニクス構成素子が配置されている。さらに実施例においては、ボード14の裏面に少なくとも1つの導体路15が形成されており、該導体路15は、フレキシブルプリント基板1の導体路5および6と電気的にコンタクトされている。このために実施例においては、フレキシブルプリント基板1はスリット16を通り抜けてボード14に貫通差込みされており、前記裏面にはんだ接合部17によって固定的に位置決めされている。はんだ接合部17によって、導体路15と、導体路5および6との間の電気的コンタクトが形成されている。見て分かるように、フレキシブルプリント基板1は、第2端部1bによってスリット16を通り抜けて完全に貫通差込されている。
The lighting device I further includes a
照明装置Iのこのような構成によって、高出力発光ダイオードを、100kHzよりも高い比較的高い周波数領域において3μs未満の高速な制御信号によって駆動制御することが可能となる。 With such a configuration of the illumination device I, the high-power light-emitting diode can be driven and controlled by a high-speed control signal of less than 3 μs in a relatively high frequency region higher than 100 kHz.
フレキシブルプリント基板1は、10μsよりも短い立ち上がり時間および立ち下がり時間を伴う信号電圧のために構成されている。
The flexible printed
とりわけ照明装置Iはプロジェクション装置の中に配置されており、プロジェクション装置の表示ユニットの照明のために位置決めされている。 In particular, the illumination device I is arranged in the projection device and is positioned for illumination of the display unit of the projection device.
Claims (18)
前記発光ダイオードモジュール(9)は、低インダクタンスのフレキシブルプリント基板(1)によって前記パワーエレクトロニクスモジュール(13)と電気的に接続されており、
前記発光ダイオードモジュール(9)は、アンペア領域の電流による動作用に構成されており、
前記パワーエレクトロニクスモジュール(13)と前記発光ダイオードモジュール(9)との間における信号伝送のために、導体路(5、6)が、前記フレキシブルプリント基板(1)の表面(2)および裏面(3)に形成されている、
ことを特徴とする照明装置。 In a lighting device comprising a power electronics module (13) and a light emitting diode module (9),
The light emitting diode module (9) is electrically connected to the power electronics module (13) by a flexible printed circuit board (1) having a low inductance ,
The light emitting diode module (9) is configured for operation by current in an amperage region,
For signal transmission between the power electronics module (13) and the light emitting diode module (9), conductor paths (5, 6) are provided on the front surface (2) and back surface (3) of the flexible printed circuit board (1). Formed)
A lighting device characterized by that.
該発光ダイオードチップは、1A以上の電流による動作用に構成されている、
ことを特徴とする請求項1記載の照明装置。 The light emitting diode module (9) has at least one light emitting diode chip comprising a plurality of light emitting diodes,
The light emitting diode chip is configured for operation with a current of 1 A or more,
The lighting device according to claim 1.
該発光ダイオードチップは、6A以上の電流による動作用に構成されている、
ことを特徴とする請求項1記載の照明装置。 The light emitting diode module (9) has at least one light emitting diode chip comprising a plurality of light emitting diodes,
The light emitting diode chip is configured for operation with a current of 6 A or more,
The lighting device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の照明装置。 The support material (4) of the flexible printed circuit board (1) has a thickness (d1) thicker than 30 μm.
The illumination device according to any one of claims 1 to 3, wherein
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の照明装置。 The support material (4) of the flexible printed circuit board (1) has a thickness (d1) thicker than 50 μm,
The illumination device according to any one of claims 1 to 3, wherein
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の照明装置。 The flexible printed circuit board (1) is configured for signal transmission with a rise time and a fall time of 15 μs or less,
The lighting device according to any one of claims 1 to 5, wherein
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の照明装置。 The flexible printed circuit board (1) is configured for signal transmission with a rise time and a fall time of 10 μs or less,
The lighting device according to any one of claims 1 to 5, wherein
ことを特徴とする請求項4または5記載の照明装置。 The support material (4) of the flexible printed circuit board (1) comprises polyimide;
The lighting device according to claim 4 or 5, wherein
ことを特徴とする請求項4または5記載の照明装置。 The support material (4) of the flexible printed circuit board (1) is an insulating tape;
The lighting device according to claim 4 or 5, wherein
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項記載の照明装置。 The conductor path (5, 6) of the flexible printed circuit board (1) is covered with a solder mask or an insulating tape,
The lighting device according to any one of claims 1 to 9, wherein
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項記載の照明装置。 The light emitting diode module (9) is releasably connected to the flexible printed circuit board (1).
The illumination device according to any one of claims 1 to 10, wherein
前記コネクタによって、前記発光ダイオードモジュールとの解除可能なコネクタ接続が形成されている、
ことを特徴とする請求項11記載の照明装置。 Connectors (11, 12) are arranged on the flexible printed circuit board (1),
The connector forms a releasable connector connection with the light emitting diode module.
The lighting device according to claim 11.
前記コネクタによって、前記発光ダイオードモジュール(9)との解除可能なコネクタ接続が形成されている、
ことを特徴とする請求項11記載の照明装置。 A flat connector is arranged on the flexible printed circuit board (1),
A releasable connector connection with the light emitting diode module (9) is formed by the connector.
The lighting device according to claim 11.
前記フレキシブルプリント基板(1)の反対側の面に形成された前記導体路(5、6)は、前記支持材料(4)を通り抜ける少なくとも1つの層間接続孔(7、7’)によって、割り当てられた前記コネクタ(11、12)とコンタクトされている、
ことを特徴とする請求項4または5を引用する請求項12または13記載の照明装置。 The connectors (11, 12) are disposed on one surface of the flexible printed circuit board (1),
The conductor track (5, 6) formed on the opposite surface of the flexible printed circuit board (1) is allocated by at least one interlayer connection hole (7, 7 ') passing through the support material (4). In contact with the connector (11, 12),
The illuminating device according to claim 12 or 13, which refers to claim 4 or 5 .
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項記載の照明装置。 The light emitting diode module (9) is fixedly connected to the flexible printed circuit board (1).
The illumination device according to any one of claims 1 to 10, wherein
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項記載の照明装置。 The light emitting diode module (9) is soldered to the flexible printed circuit board (1).
The illumination device according to any one of claims 1 to 10, wherein
ことを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項記載の照明装置。 The flexible printed circuit board (1) is inserted into the slit (16) of the board (14) of the power electronics module (13).
The illumination device according to claim 1, wherein the illumination device is a light source.
該プロジェクション装置は、前記表示ユニットの照明のために配置されている、
ことを特徴とするプロジェクション装置。 A projection device comprising a display unit and the illumination device (I) according to any one of claims 1 to 17,
The projection device is arranged for illumination of the display unit;
A projection apparatus characterized by that.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2007/054963 WO2008141674A1 (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | Illumination device and projection device with such an illumination device |
Publications (2)
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